宇宙现有的物质总量的史瓦西半径远大于现在的宇宙半径,是否意味着我们是一个超级黑洞?

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黑洞是什么??黑洞是根据广义相对论所推论的,在宇宙空间中所存在的一种质量很大的天体或者星体。它的形成是由于那些质量足够大的恒星星体发生核聚变反应,燃料耗尽,发生了引力坍塌。它是由德国天文学家卡尔·史瓦西在1916年发现的,在黑洞中,大量的物质集中于此,在这里,光也无法逃脱,周围都是黑乎乎的,包括电磁波等也逃脱不出。



对于史瓦西黑洞,它的半径Rs=2GM/c∧2,由于人类目前还未探测到宇宙的边缘,就目前的探索范围,宇宙的半径大约为七百多亿光年。而史瓦西黑洞的半径却可达一千多亿光年,这样说的话,确实是史瓦西半径大于宇宙半径。那么,就有人猜想,宇宙会不会也是一个超级黑洞?各天体,星体都处于这个超级黑洞中,包括我们人类。


明显是不可能的,我们可以再来看下黑洞是什么?黑洞是由星体变成的,可是宇宙不是,宇宙包括星体,宇宙大爆炸后产生了各种天体,而那些由天体,星体形成的黑洞也就属于宇宙,包括在宇宙之中了。再者,黑洞中,光,电磁波等都是无法逃脱的,到处都是漆黑一片,而在宇宙中,有太阳,它能发光,而且还有各类能发热发光的天体和电磁波,所以说宇宙是黑洞就更说不通了。这是我个人的看法。

黑洞对于我们人类始终是个谜一样的存在,我们谁都无法确切地知道黑洞中到底是什么样子的?以及宇宙是否是一个超级黑洞的问题。我相信未来科技一定能为我们揭晓答案的。


时间史


可以这么认为,至少以目前的人类对宇宙的一些观测和计算结果是支持这个结论的,这就是黑洞宇宙模型(black hole cosmology)。这个模型表明,我们所在的宇宙空间只不过是在一个黑洞的内部。

对于宇宙的起源,我们比较熟悉的是宇宙大爆炸理论,这也是目前主流的宇宙学模型,除此之外,也存在着不少非主流的宇宙学模型,黑洞宇宙模型就是其中之一。对于黑洞模型的拥护者而言,通过计算与对比找到了有关我们这个宇宙与黑洞一些相似的地方。

首先,从我们对宇宙的观察中知道宇宙是在加速膨胀,并且距离我们越远的地方物体,其远离我们的速度也就越快。这就意味着,只要星系距离我们足够远,其退行的速度会达到光速,这个距离我们称为哈勃半径(Hubble Radius),也是说是我们可观测宇宙的半径。因为在哈勃半径以外的星系,远离我们的速度将超过光速,这些星系对于我们来说就再也无法获取它的任何信息了(因为信息传播的速度不能超过光速)。这点与黑洞的视界性状相似,黑洞视界内外的信息是无法“交流”的,哈勃半径就仿佛一个超大的“黑洞视界”把我们给包起来了,虽然我们是被包着,但我们自己定义是在视界的外面——insideout black hole。

其次,除了观测,还有根据已知计算的结果。关于黑洞的大小,一般以“史瓦西半径”为参考,

式中我们可以看到,史瓦西半径只和物体的质量有关,任何物体,如果它的半径小于史瓦西半径,它就会坍缩成一个黑洞。我们可以看看一些已知熟悉的天体史瓦西半径有多大,

地球的史瓦西半径——约为8.86毫米,

太阳的史瓦西半径——约为3千米,

银河系的史瓦西半径(质量按太阳的一万亿倍计算)——大约是3×10^15米,也就是3万亿公里。

我们目前已知可观测宇宙的质量是6×10^53千克,那么计算出的史瓦西半径约为400多亿光年,这与现在对可观测宇宙的大小(半径约450亿光年)十分接近,并且,根据这个结果测得的宇宙平均密度——约2×10^-31克/立方厘米与目前的天文观测结果显示的宇宙平均密度——约4.5×10^-31克/立方厘米只相差了一倍。

另外,我们这个宇宙在逐渐冷却,而黑洞的一个特性就是越小的黑洞温度越高。

从这些方面看,宇宙确实如同一个黑洞,但我们要看到,严格意义上,两者是有着本质的不同。以视界为例。对于黑洞,视界是一个严格的单向边界,物质和信息只能从一侧通向另一侧。对于所有的观测者,视界的位置都是同样的。而宇宙的视界,仅仅是对地球上的观测者而言有些特殊,对于宇宙两端的观测者而言,视界的大小可以相同,视界本身对于两者而言并非是单向边界,在宇宙中也并不特殊。 更重要的是,对于黑洞中心的奇点是广义相对论与量子力学都无法解释的一个点,但我们现在看到的这个宇宙并没有这样的奇点。

因此,关于黑洞宇宙模型,目前更多的是一种猜想,还没有到一种假说的程度,并且,除了一些黑洞与宇宙看似相似的地方外,目前还没有足够的天文观测证据来支撑这一模型。关于宇宙是一个黑洞的猜想,目前来看,更多的是也仅仅存在喻上的意义。虽然宇宙大爆炸也起源于一个量子力学和广义相对论都失效的物理奇点。但从这个意义上,黑洞和宇宙起源的终极解释,还是需要建立新的量子引力论。


清明的星空


宇宙当然不是黑洞,如果是黑洞就没有你我他。因为理论上黑洞里都是同一性的东西,这就是霍金的“黑洞无毛”理论。

“黑洞无毛”理论是霍金、卡特尔等科学家1973年严格证明了的一个理论,就是当黑洞形成后,只剩下质量、角动量、电荷等几个物理量,这是三个不能变为电磁辐射的守恒量,而其他的一切信息都会丧失。这个其他一切信息就是所谓的“毛发”,所以戏称为“黑洞无毛”。

而我们现在的世界多姿多彩的,不但有你我他,还有猪牛羊,还有万千世界,星系星球,怎么会是黑洞呢?或许这些“聪明人”又会说,你这是井底之蛙,就不能放开来想一想,那是黑洞外观察黑洞内的事物无法了解,是我们三维空间观察超时空的理解。而我们现在是在黑洞里,别的维度观察我们也看不到里面,也不知道我们现在的样子而已。

当然,你可以放开来让自己的思维任意信马由缰,但这些胡说八道有什么根据呢?

科学只相信发现和观测事实,或者经过实验验证的理论,一定要说我们是在黑洞里、宇宙就是一个黑洞的人,有经得起数理逻辑和实验检验的理论吗?

提出这种猜想的一个重要理由就是史瓦西半径,认为我们的宇宙大大小于史瓦西半径,很多朋友都计算了我们这个可观测宇宙的史瓦西半径,有的说约为400多亿公里,有的精确算出因为938.6亿光年。这个计算依据就是可观测宇宙质量是6×10^53千克。

但大家考虑了吗,我们宇宙到底有多大,至今尚无定论,这个可观测宇宙也还是一个理论数值,并没有得到真正的观测证实。而且宇宙还有不可观测的一面,这一面到底有多大谁也说不清楚。

这个不可观测宇宙在于宇宙的两个视界。

一个是大爆炸开始一直到30万年这段时间,宇宙是无光的,是无法观测的,因此形成了一个过去不可观测的视界,这个视界经历了暴涨时期,在短短的10^-33秒时间里,宇宙经历了10^100次加速,这是一种什么样的速度啊。而且这后来还膨胀了30万年,这是一个巨大不可测的空间。

现在证实了引力波的存在,这给观测这段过去视界提供了一种可能,但宇宙大爆炸那一霎那的引力波会被我们收到吗?

还有一个就是至今宇宙还是在以超光速膨胀。根据2013年欧洲航空局利用普朗克卫星测量计算的结果,哈勃常数值为67.80±0.77(km/s)/Mpc,也就是说在326万光年距离处,宇宙膨胀的速度为每秒67.8公里。根据宇宙各向同性均匀膨胀的观测事实,465亿光年半径的可观测宇宙整体膨胀速度为967086公里/每秒,是光速的3倍多。

这样就导致距离我们很遥远的星系之光永远也传不回来,就永远也不知道有多少星系看不到,因此这里有一个未来视界

,这个未来视界有多大,谁也不知道。

因此,凭我们现在对宇宙的观测数据,怎么能够计算出真正宇宙的史瓦西半径呢?

所以,我们现在的宇宙不是黑洞。大爆炸理论认为,我们宇宙就是由一个无限小、无限曲率、无限密度、无限高温的奇点爆炸生成的。可以理解为我们宇宙是一个巨大黑洞爆炸而生成的,因为黑洞中心就是一个奇点。

大爆炸后,这个宇宙一直在膨胀,但还有一部分保留了奇点的性质,这就是宇宙边界无限曲率,可以理解为这个奇点膨胀到了这么大。

我们是一个三维空间的宇宙,我们三维事物永远突破不了这个空间,就是因为有这个无限曲率在制约着我们。基于此,科学家才推演出宇宙有界无边这个猜想。我们永远都出不了这个边界,无限曲率会使我们的航行沿着曲率航行,看起来是走直线,实际上是时空弯曲的路线,这样我们走来走去就会走回原点。

当然人类凭现在的技术和想象无论如何也到不了宇宙边缘,因此这个理论就永远是一个猜想。

宇宙最终有可能会成为一个黑洞。

有一种宇宙终结理论认为,宇宙膨胀到一定的临界点,就又会开始收缩,最终坍塌收缩成一个奇点,现有的宇宙消亡,一切归于原点。

奇点是黑洞的中心,那么我们宇宙奇点是巨大黑洞的中心吗?

但那个时候,早就没有了你我他。

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时空通讯


这个说法很不严谨。

此种说法根据如下公式计算:

大家都把m当成可以宇宙的质量,即m=6×10^53kg,那么带入史瓦西半径公式,可得:rs=938.6亿光年。这个半径已经远远大于我们的可见宇宙半径460亿光年,所以据此估计我们的可见宇宙本身就应该在一个黑洞里面,同样整个宇宙如果物质密度均一的话,整个宇宙都应该在一个巨大的黑洞里面。

这个说法的概括起来就是这样一个思路:

概括起来就是如下的宇宙模型,每个宇宙都可以诞生黑洞,黑洞里面自成一个宇宙。我们的宇宙只不过是更大宇宙里面的一个黑洞而已。

但其实上面的论述存在问题,因为可见宇宙的质量并不准确,其次史瓦西解没有考虑的宇宙常数项!

爱因斯坦场方程

其中史瓦西解释描述的是静止球对称引力源外部的引力场,忽略了宇宙常数项,虽然这个值很小,在较小尺度下可以忽略。但是在整个宇宙尺度下就不行了,所以不能够随便用上面的史瓦西计算公式来描述我们的宇宙,因为我们的宇宙是膨胀的,而非静态的!

当时史瓦西解的时候,爱因斯坦还没有意识到宇宙是膨胀的,大家都觉得宇宙是静止的!

同时,可见宇宙的质量估计也是有问题的,不准确的。所以上面的整个推导都是由问题的,不可信!

宇宙是黑洞的另外一种理解

上面的理解虽然不正确,但是科学家却提出了另外一种解释,我们的宇宙可能是某个黑洞视界上面的全信息膜,而且这个理论还发表在了2012年的nature上面。

该理论认为,由于热力学第二定律认为信息/熵不会凭空消失,所以黑洞吸收物质之后会把这些信息储存于视界上面。这样,黑洞吸收的物质越多,则需要存储的信息越多,所以视界也越大。而我们的宇宙,只不过是某个黑洞存储在视界上全信息膜而已。宇宙的膨胀,只不过是黑洞视界的膨胀而已。


科学探秘频道


答:这是一个很好的想法,但是宇宙和黑洞还是有着本质的区别;黑洞内部到底是什么,现在科学上都没有明确的答案,所以这个想法也不能说错吧!


黑洞是天文学中常见的名词,表示引力大到连光也无法逃离的天体,在一个黑洞附近,光线无法逃离的区域,对应半径叫做史瓦西半径,可以由如下公式给出:

如果我们把可观测宇宙质量大约m=10^54kg,带入上面公式,可以估计出对应的史瓦西半径为1500亿光年,已经远远超过了可观测宇宙的实际半径460亿光年。


如此来看的话,我们宇宙或许真如一个黑洞一般,人类被限制在这个黑洞之中,永远无法逃离出去;甚至一些猜想说,在宇宙中的黑洞里,或许就是另外一个小宇宙,本质上和我们宇宙没有区别。

这个想法确实很好,也很有趣,但仔细分析后会发现,我们宇宙和黑洞有着本质的区别。首先黑洞的质量,全部集中在黑洞奇点处,进入黑洞的物质无法按照原路返回。


但是在我们宇宙中(或者说可观测宇宙内),由于宇宙的各向同性,星系的分布大体上是均匀的;我们在可观测宇宙边缘,同时会受到可观测宇宙之外的宇宙引力,这样的引力相互抵消后,理论上是可以走出可观测宇宙的,这和黑洞的性质完全不一样。

不过目前科学上还无法定量描述黑洞内部的情况,至于黑洞内部有什么?以及我们宇宙是否是一个黑洞的问题!都只能说是猜想,虽然没有科学依据,但万一猜对了也说不准。


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地球也有史瓦西半径,但不代表在史瓦西半径以内,地球就是黑洞。宇宙现有的物质总量的史瓦西半径远大于宇宙半径,也有很多种方法避免黑洞的产生。


第一,在很多模型中,宇宙是有限无边的。在宇宙任意地方都不是边缘,各个方向的万有引力是抵消的,而不是叠加的。就像在球面上,每一点都是连续的,都有来自四周的引力。

第二,人类可观测的宇宙只是宇宙得一部分,人类可观测的宇宙边缘还会受到未知引力影响。仅凭可观测的宇宙是不能判定黑洞的。


第三,力具有方向性,引力也一样。不能把天体之间的引力直接相加,所以也不能把所有天体的质量直接相加来计算引力。比如有一个黑洞,如果把它分成两个并拉开一定的距离,两个黑洞在同一地点的引力就有夹角,合力大幅减小,可能黑洞都不存在了。

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这个想法就是现今的黑洞宇宙模型理论。我们知道当一定质量的物质浓缩到非常小的体积,密度达到恐怖的地步,这就是恐怖的宇宙天体黑洞了。

这是黑洞史瓦西半径的计算公式:r=2GM/c^2,在黑洞宇宙模型中,将哈勃半径以内的所有物质压缩成一个黑洞(什么是哈勃半径呢?我们知道宇宙是在膨胀,距离我们足够远的地方星系远离我们的速度将会达到或超越光速,哈勃半径就是指的是那些远离速度达到光速的星系距离地球的距离,这个就是哈勃半径。)

把可观测宇宙的质量代入那个公式,可以知道这个史瓦西半径与哈勃半径近似相等,由此可知,可观测宇宙已经是一个黑洞了。

对于宇宙膨胀是怎么解释呢?

黑洞宇宙的膨胀就是史瓦西半径的增加,也就是黑洞在吞噬物质,体积增大。所以黑洞内部看的话就像是膨胀。

对于黑洞宇宙理论,尚处于猜测理论阶段,并不被主流科学认可,是一种类宇宙学,现今的认知告诉我们宇宙可能是平坦的宇宙,没有边。

个人浅见,欢迎评论!


科幻船坞


我们所在的宇宙,并不是一个超级黑洞。黑洞的密度非常大,我们所在的宇宙平均密度和黑洞的密度相差数十个数量级。

地球的史瓦西半径大约是九毫米,现在地球那么大,证明地球至少不是在黑洞之中。


缘起纤尘


我们不是一个超级黑洞。

我们很可能是一个超级白洞。

也许是一个超级狗洞。

不管我们身在什么洞,

哪怕是耗子洞,

都要好好活下去。

因为人生只有一次。

珍惜吧。


用户59041315599


史瓦西半径是指任何有质量的物质都存在一个临界半径特征值。物体的实际半径小于史瓦西半径的物体被称为黑洞,但我们的宇宙不是一个物体,它包含着许多黑洞、白洞、星体、类星体、暗物质等等等,宇宙本身还适用于史瓦西半径理论么?显然不适合。


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